Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

Разгонный ракетный двигатель (маршевый) – основной двигатель ракетного летательного аппарата. Его основная задача – это обеспечение необходимой скорости движения.

Ракета (от нем. Rakete) – летательный аппарат, передвижение которого в пространстве обусловлено действием реактивной силы, возникающей при выбросе сгорающего ракетного топлива (рабочего тела). В отличие от самолета ракета может летать и за пределами земной атмосферы, ведь для движения ей не требуется воздуха.

Впервые принцип реактивного движения был продемонстрирован еще в Древней Греции. Герон создал паровую машину, которая представляла собой металлический сосуд, имевший форму птицы. Сосуд наполнялся водой и подвешивался над огнем, при закипании воды из хвоста птицы выбрасывалась струя пара, толкая птицу вперед. К сожалению, практического применения машина не нашла и вскоре была забыта. Первые же сведения об использовании ракет можно найти в китайских литературных источниках XIII в. В исторических источниках упоминается применение китайцами во время военных действий «огненных стрел», которые, по сути, были первыми ракетами, используемыми для поджога крепостей и городов. В одной из легенд даже упоминается первая попытка полета человека с помощью ракеты. Некий мандарин Ван-Гу при помощи летательного аппарата собственной конструкции, состоящего из двух больших змеев и кресла между ними, пробовал взлететь. Под устройством было укреплено 47 ракет, которые были одновременно подожжены слугами. Многие из ракет взорвались и Ван-Гу погиб в пламени… В XV в. ракеты уже повсеместно применялись в качестве фейерверков.

В 1591 г. бельгийцем Жаном Бови были описаны и оставлены чертежи ступенчатых и составных ракет. В 1650 г. эти идеи были расширены литовцем Казимиром Семеновичем. В конце XVIII– начале XIX в. ракеты снова оказываются в центре внимания военных разных стран. Во время захватнических войн, которые вели англичане против индусов, последними во время боевых сражений широко применялись боевые пороховые ракеты. Ракеты отличались простотой конструкции и хорошей массированностью удара. Ракеты были снабжены длинными древками для придания дополнительной устойчивости, позже были добавлены крыльчатые стабилизаторы. Среди русских военных инженеров выделялись работы А. Д. Засядько (l779—1837) и К. И. Константинова (1818—1871), также широко известны работы англичанина У. Конгрева (1772—1828). Ими были улучшены дальность, кучность стрельбы. Доработана технология изготовления пороховых ракет и их конструкция.

Впервые на практике возможность передвижения ракеты в космическом пространстве была показана американским профессором Р. Годдардом (1882—1945). В 1912 г. им был проведен следующий опыт: ракета была помещена в большой стеклянный сосуд, из которого впоследствии был выкачан воздух.

Уже через 14 лет, 16 марта 1926 г., был осуществлен успешный запуск первой в мире ракеты с жидкостным ракетным двигателем. Запуск был осуществлен О. Годдардом. Его ракета поднялась на высоту около 12,5 м, при этом пролетев 56 м. Ее скорость составляла 2,5 м/с (скорость движения пешего человека – порядка 1 м/с).

В зависимости от задач ракеты бывают управляемые и неуправляемые, одно– и многоступенчатые (по мере прохождения определенных участков траектории отработавшие ступени ракеты отбрасываются). Некоторые образцы могут изменять параметры траектории непосредственно во время полета. Первоначально масса ракеты может варьироваться от нескольких килограмм до тысяч тонн. Современная ракета конструктивно представляет собой комплекс, состоящий из двигательной установки, систем наведения и управления, переносимой полезной нагрузки и различных вспомогательных систем. На сегодняшний день большинство ракет разделяется на жидкостные и твердотопливные. Разделение происходит по принципу хранения топлива до его использования. Ни одна из ракет, используемых сегодня, не является универсальной. Каждая из ракет имеет свои особенности, и отбор необходимой ракеты для реализации какой-либо задачи происходит по многим критериям, среди которых экономичность, надежность, сложность конструкции, стоимость и т. д. В военном деле большее предпочтение отдают твердотопливным ракетам, их широкое применение обусловлено малым временем подготовки к запуску, долговременностью хранения и простотой конструкции.

Жидкостные ракеты нашли свою сферу применения в космическом деле, их используют для космических полетов благодаря большей экономичности и возможности регулирования тяги.

Ракета-носитель – управляемая ракета, которая предназначена для выведения в космос различных грузов (искусственных спутников Земли, космических кораблей, орбитальных станций и др.).

Основная задача ракеты-носителя – сообщить полезному грузу необходимую скорость, т. е. большую или равную первой или второй космической. По энергетической характеристике и грузоподъемности ракетоносители подразделяются на следующие классы: легкие (до 500 кг), средние (до 10 т), тяжелые (до 100 т), сверхтяжелые (свыше 100 т). Современные ракеты-носители имеют стартовую массу, превышающую 3000 т, порядка 90% которой составляет топливо, продолжительность же полета на активном участке может составлять до 20 мин.

Существуют одноразовые и многоразовые ракеты-носители, а также одноступенчатые и многоступенчатые. Благодаря своей высокой надежности, приобретенной в результате максимального упрощения всех элементов, более распространены одноразовые ракеты-носители. Наличие дополнительных ступеней изменяет отношение полезной массы нагрузки к общей массе в сторону увеличения, хотя это приносит и ряд неудобств. Одно из них – это наличие свободных территорий для падения отработавших ступеней. Частично многоразовые ракеты-носители представлены американской системой «Спейс Шаттл» и советской разработкой – полностью автоматической МКС «Буран». К сожалению, и фактор многоразового использования не смог снизить стоимость доставки полезных грузов на орбиту, хотя при этом надежность ниже, чем у одноразовых ракет-носителей. Советская же разработка в настоящее время не используется. Первенство среди ракет-носителей по мощности в настоящее время держат за собой американский «Спейс Шаттл», российский «Протон-М», хотя ранее запускались и более мощные ракеты-носители, такие как «Н-1», «Энергия» или «Сатурн V» (США). Первой ракетой-носителем была межконтинентальная баллистическая ракета «Р-7». Ракета «Р-7» была разработана конструкторским бюро С. П. Королева.

Все ракеты-носители, в настоящее время используемые для доставки полезного груза в космическое пространство, являются многоступенчатыми. В передней части ракеты-носителя располагается отсек, в котором находится полезный груз. Этот отсек закрыт головным обтекателем для защиты во время прохождения плотных слоев атмосферы от воздушного потока. В задней части располагаются маршевые и, если необходимо, рулевые двигатели с приводом. Также устанавливается и защита от газов, которые истекают из двигателей, так как при старте и в разреженных верхних слоях атмосферы газы могут обволакивать корпус аппарата. Управление ракетой-носителем производится путем поворота камеры или сопел маршевых двигателей либо специальными рулевыми двигателями при их наличии.